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Tipo: Dissertação
Título: Predição do desempenho fisiológico e de CO2 em soja: uma abordagem utilizando sensoriamento hiperespectral e aprendizagem de máquina
Autor(es): JÚLIA FERREIRA DE ALCÂNTARA
Primeiro orientador: Larissa Pereira Ribeiro Teodoro
Resumo: A fome e as mudanças climáticas assolam o planeta, e ações que visam suas mitigações têm sido o foco de entidades governamentais e centros de pesquisa. Técnicas que associam esses dois fatores são fundamentais para a vida e alimentação. As ciências ambientais associadas ao melhoramento da soja, à agricultura de precisão e à aprendizagem de máquinas (ML) são uma alternativa para esta agrura. Este trabalho objetiva predizer variáveis fisiológicas, emissão in situ de dióxido de carbono do solo (FCO2) e fixação de carbono no tecido foliar em genótipos de soja por meio de variáveis hiperespectrais e ML, tal como identificar os melhores algoritmos. Foi empregado delineamento de blocos casualizados com quatro repetições. As parcelas consistiram em cinco linhas de cinco metros com espaçamento de 0,45 m entre fileiras. As avaliações foram de: fotossíntese líquida; condutância estomática; concentração interna de CO2; transpiração; eficiência instantânea de uso de água; eficiência instantânea de carboxilação; análise espectral da planta; fluxo de dióxido de carbono, temperatura e umidade do solo in loco, e fixação de carbono no tecido foliar. Os modelos de ML utilizados foram: Redes neurais artificiais; Árvore de decisão REPTree; Árvore de decisão (M5P); Floresta aleatória (RF); Máquina de vetor suporte; e zero R. Os parâmetros utilizados foram: correlação de Pearson (r), erro médio absoluto e raiz quadrada do erro médio. É possível predizer fotossíntese líquida com r acima de 0,75, o que é ótimo, e as demais variáveis fisiológicas permeando resultados médios. Já o fluxo e a fixação de carbono expressaram resultados insatisfatórios, o que requer mais estudos nessas predições. As melhores técnicas de ML para essa abordagem são: RF e M5P.
Abstract: Hunger and climate change plague the planet, and actions aimed at mitigating them have been the focus of government entities and research centers. Techniques that combine these two factors are fundamental for life and nutrition. Environmental sciences associated with soybean breeding, precision agriculture and machine learning (ML) are an alternative to this hardship. This work aims to predict physiological variables, in situ emission of soil carbon dioxide (FCO2) and carbon fixation in leaf tissue in soybean genotypes through hyperspectral variables and ML, as well as identifying the best algorithms. A randomized block design with four replications was used. The plots consisted of five rows of five meters with a spacing of 0.45 m between rows. The assessments were: net photosynthesis; stomatal conductance; internal CO2 concentration; perspiration; instantaneous water use efficiency; instantaneous carboxylation efficiency; plant spectral analysis; carbon dioxide flow, in situ soil temperature and humidity, and carbon fixation in leaf tissue. The ML models used were: Artificial neural networks; REPTree decision tree; Decision tree (M5P); Random Forest (RF); Support vector machine; and zero R. The parameters used were: Pearson correlation (r), mean absolute error and square root of the mean error. It is possible to predict net photosynthesis with r above 0.75, which is excellent, and the other physiological variables permeate average results. Carbon flow and carbon fixation showed unsatisfactory results, which requires further studies on these predictions. The best ML techniques for this approach are: RF and M5P.
Palavras-chave: Predição, desempenho fisiológico, soja, sensoriamento, aprendizagem de máquina.
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11566
Data do documento: 2025
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Agronomia (Campus de Chapadão do Sul)

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